Kolon – Kiriş Birleşim Bölgelerinde Kesme Güvenliği

 

Kendi kendimize bir soru soralım.Bir taşıyıcı sistemde deprem kuvvetleri açısından en önemli eleman hangisidir.Döşememi ?,  Kiriş mi ?  Kolonmu ?

Bir taşıyıcı sistemde en önemli önemli yer kolon ve kirişlerin birleştiği düğüm noktalsıdır.Eğer mühendis olarak kolon ve kiriş düğüm noktalarını hem proje olarak hem imalat olarak iyi dizayn edebilirsek yapımızda fazla problemle karşılaşmayız.Çünkü deprem kuvvetleri kütlelerin topaklandığı bu yerlerde (birleşim bölgelerinde) oluşur.Dolayısıyle kolon kiriş birleşim bölgesinin dayanımı önemlidir.Düşünün bakalım neden birleşim yerlerine yakın yerlerde etriye sıklaştırmaları yaparız, düşünün bakalım hasarlar neden hep birleşim yerlerinde oluşur, düşünün bakalım tüm yönetmelikler neden birleşim bölgeleri için özel maddeler koymuştur.

Mühendis olarak eğilme etkisinden korkmamamız gerekir.Eğilme kuvvetleri(moment) masum kuvvetlerdir, ani kırılmaya sebep olmazlar, canımızı kurtarmak için bize zaman verirler.Ama kesme kuvvetleri öyle değildir.Kesme kuvvetinde süneklik söz konusu değildir.Kesme kuvvetleri son derece acımasızdır, ani çkmeye sebep olur.

Bir çerçeve düşünün.İki kolon ve bir kirişten oluşsun.Sonra bu çerçevenin bir tarafını incelemeye başlayalım.İlgili tarafta bir kolon ve bir kiriş mevcuttur.Kolona birleşen kirişte üst ve alt mesnet donatıları mevcut olduğu gibi  montaj ve pilyelerde mevcut olabilir.Herhangi bir yatay yük etkisinde , yatay yük yönüne göre birleşim bölgeisndeki kirişin alt ve üst mesnet bölgesinde çekme kuvveti oluşur(yatay yük etkisindeki moment diagramını göz önüne getiriniz).Bu mesnet donatılarının karşılayabilecegi maximum çekme kuvveti    bir cm2  lik BCIII donatısı için 4200 kg7cm2 dir.Bu çekme kuvveti uçup gitmez.Direk kolon ile birleştiği yüzeye iletilir.Kiriş mesnet donatılarındaki bu kuvvet(mesnetler, açıklıktan gelen üst donatı, pilyeler) kolona kesme kuvveti şeklinde iletilir(bu durumu kafanızda canlandırmaya çalışın).

Mesnet donatılarında oluşan bu kuvvet kolon enkesitinde(kesme yüzeyinde) karşılanabilirse problem olmaz.Ama yeterli dayanıma sahip değilse bu kuvvet kolonu yırtar ve o bölgede göçmeye varabilecek birleşim bölgesi hasarına sebep olur.Hasar kolonda meydana gelir.

Kolon kiriş kesme güvenliği hesabının temel ilkesi, kiriş mesnet donatılarında(mesnet donatısı, açıklıktan gelen üst düzler ve pilyeler)  dogabilecek maximum çekme kuvvetlerinin kolon kesme yüzeyine (birleşim bölgesinde) zarar verip vermeyeceğinin tetkikine dayanır.Yani kolon betonunun bu kuvveti rahatalıkla karşılaması gerekir.Bu hesapta mesnet donatılarında oluşabilevcek maximum kuvveti hesaplamak son derece basittir.Donatı alanını bulursunuz 4200 kg/cm2 ile çarparsınız kuvvet ortaya çıkar.Görüldüğü gibi oldukça basit.Asıl sorun kolon kesme yzeyinin bulunmasındadır.Kabaca düşünürsek kiriş kolonun eksenine ne kadar yakınsa (yani ortalanmışsa) kesme yüzeyi o derece büyüktür.TDY2007 de bu bölge bu şekilde açıklanmıştır zaten.Kolonun kesmeye çalışan bu bölgesindedki dayanımını beton belirler.Şimdi sayısal bir örnek verelim:

 

kolon25/50  ebatlarında olsun.C30 beton, BCIII malzeme kullanılsın.Kolona saplanan kiriş 25/50 ebatlarında olsun.Kiriş kolona sıfırdan saplansın.Bu kirişte mesnet bölgesinde 4 adet 14 lük donatı olsun.Üst düz donatısı da 2 adet 14 lük donatı olsun.Üst donatı mesnet bölgelerine uzandığından mesnet donatısı vazifesi görür.Dolayısıyle mesnet bölgesinde 6 adet 14 lük donatı olur.Bu şartlarda kolon kiriş kesme güvenliği hesabına bir bakalım.

 

6 ADET 14 DONATI=1.54X6=9.24 CM2

9.24 CM2 DONATIDA OLUŞABİLECEK MAXİMUM KUVVET=9.24 X 4200 X 1.25=48510 KG

1.25 katsayısıda çelikde pekleşmeden dolayı olacak dayanım artışının göz önüne alınmasıdır.Çünkü 4200 degeri akma dayanımıdır.Ancak bu noktadan kopma noktasına kadar 4200 değeride aşılacaktır(gerilme  -şekil değiştirme egrisini göz önüne getirin)

Bu şu demektir:Kolon birleşim yüzeyinde 48510 kg lik bir kesme kuvveti oluşabilir.Bu kuvvet kolonca karşılanmaldıır.Bu kuvvet karşılanabiliyormu bakalım:

 

Ve=48510 kg

C30…………fcd=200 kg/cm2

 

V=0.45 x 25 x 25 x 200 =56200 kg

Burada 25×25 lik kısım kolondaki kesme yüzeyidir.25 cm kirişin eeni diğeri 25 cm kolon boyudur(kiriş kısa yönden kolona saplanmıştı).Yani bu kesme kuvveti yaklaşık olarak 25×25 lik bir alanda karşılanır.Formülasyonda 0.45 gibi bir katsayı görürsünüz.Bu yönetmelikçe belirlenmiş bir katsayıdır.Eğer kirişten gelen guvvet tam bir basınç kuvveti olsaydı bu deger 1 olacaktı.Ama kesme yüzeyine bu kuvvet kesme kuvveti olarak geldiğinden bir düşürmeye gidilmiştir.

Örneğimizde 562500>48510 olduğundan birleşim bölgesi güvenlidir ve kolon zarar görmez gevrek kesme kırılması oluşmaz.

 

Ahmet ÇELİKKOLLU

İnşaat Mühendisi

ESKİŞEHİR

0 541 973 01 51

 

 

8 YORUMLAR

  1. merhabalar Ahmet Bey,
    aklıma takılan bir şey oldu.
    idecad programında bu kontrol yapılıyor diye biliyorum.
    kolon kiriş birleşim bölgesinde kesme güvenliği sıkıntısı olduğunda
    1- kiriş kesit alanını
    ya da
    2- kolon boyutlarını yada kolon yönünü değiştirmekle sorunu geçmiş olur muyuz?

    diğer bir sorum ise, bu birleşim yeri kesme güvenliğinde döşemenin ve döşemeden gelen donatıların bir katkısı yoktur diyebilir miyiz?

    • MERHABA

      KOLON KİRİŞ KESME GÜVENLİĞİ SORUNUZA CEVAP VERELİM.FORMÜLÜ HATIRLAYIN 0.45 X BJ X H X Fcd..Kolon kiriş kesme güvenliği problemi çıktığında ilk yapmanız gereken ebatları değiştirmeden kirişi kolon ortasına doğru kaydırmak olacaktır.Yani bj büyütmek.İkinci olarak kolonun kirişe dik boyutunu buyutmek olmalıdır.Formülasyona bakarsanız beton kalitesini artırmakta kesme güvenliği probleminizi ortadan kaldırabilir.Kolon yönünü değiştirmek pek akıllıca bir çözüm değil.Kiriş kesit alanından ziyade kirişin enini butmek soruna çözüm olabilir mesela 25/50 kirişi 30/50 yapmak gibi.

      İkinci sorunuza gelelim.Gerçekte döşemelerden gelen şapoların etkisi vardır.Şöyleki kirişi siz tablalı kesit olarak çözmektesiniz.Dolayısıyle tabla içerisine döşemeden gelen birkaç donatı kaçmakta .Dolaysııyle döşeme donatılarının etkisi var.

      Umarım yardımcı olmuşumdur.

      Ahmet ÇELİKKOLLU
      İnşaat Mühendisi
      ESKİŞEHİR

  2. ” birleştiği yüzeye iletilir.Kiriş mesnet donatılarındaki bu
    kuvvet(mesnetler, açıklıktan gelen üst donatı, pilyeler)
    kolona kesme kuvveti şeklinde iletilir” hocam birde burda sunu anlamadim bu cekme kuvvetini donati kardilamiyomu zaten.keske kuvveti olarak nasil aktariyi karsilayamafigi fazla kismimi yoksa karsilasa bile tamammini yine kesme olarak kolonami aktariyo

    • MERHABA BİZ HESAPLARI YAPARKEN BİR ELEMAN BİR KUVVETİ KALDIRSIN DİYE YAPMAYIZ.HESAP YAPMAMIZDAKİ AMAÇ İLGİLİ ELEMANIN KUVVETİ DİĞER ELEMANA GÜVENLE İLETMESİNİ SAĞLAMAKTIR.ŞÖYLEKİ DÖŞEMELER GELEN YÜK KİRİŞLERE, KİRİŞE GELEN YÜK KOLONA , KOLONA GELEN YÜK TEMELE, TEMELE GELEN YÜKDE ZEMİNE İLETİLİR.EĞER BİZ ZEMİNE YÜKÜ İLETMEYİ BAŞARMIŞSAK İYİ MÜHENDİS OLMUŞUZ ANLAMI ÇIKAR.KOLON YADA KİRİŞ YADA DÖŞEME KUVVETLERİ EMMEZ.SADECE KENDİNE GELEN KUVVETİ BİR SONRAKİ ELEMANA İLETİR.BU İLETİM TEMELE YANİ ZEMİNE KADAR GİDER.EGER BİR ELEMAN KUVVETİ İLETMİYORSA ZARAR GÖRÜR.MESELA KOLONA EKSİK DONATI KOYARSANIZ BU KUVVET TEMELE İLETİLMEZ.İLETİLMEYEN BU KUVVET KOLONA ZARAR VERİR.ELEMANLARA ZARAR VEREN KUVVETİN BUYUKLÜĞÜ DEĞİL, İLETİLMEYEN KUVVETTİR.

      AHMET ÇELİKKOLLU
      İNŞAAT MÜHENDİSİ
      ESKİŞEHİR

    • Merhaba

      Kolon kiris kesme guvenligini saglamak için birtakim yyollar vardir. Ancak kafamiza gore donati azaltamayiz. Dizaynimizi belli yuklemelere gore yaptigimizdan donati azaltmak pek mumkun degildir. O halde ne yapabiliriz. Formulasyonu hatirlayin

      0.45 x bj x h x fcd yada

      0.60 x bj x h x fcd

      Yani ya bj buyuteceksiniz, ya (h) buyuteceksiniz , ya fcd buyuteceksiniz.

      O halde kapasiteyi artirmak icin bj yi buyutebilirsiniz. Yani, kiris kolona ortasindan saplanabilir yada ortaya yakin yerden saplanabilir. Kiris kolona sifir saplaniyorsa genelde problem yadarsiniz. Kapasiteyi artirmak icin (h) yide buyutebilirsiniz. Yani kiris dogrultusu yonundeki kolon ebatini buyutebilirsiniz. Dikkat edin kirisin saplandigi yuzeydeki kolon ebatindan bahsetmiyorum, kolonun diger ebatindan bahsediyorum. Kapasiteyi artirmak icin fcd yide buyuyebilirsiniz. Yani beton sinifini yukseltebilirsiniz…

CEVAP VER

Please enter your comment!
Please enter your name here

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.